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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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隧道高强衬砌混凝土水化热与温度调控技术研究
Research on hydration heat and temperature control technology of high-strength lining concrete in tunnels
2025年第1期
高强衬砌混凝土;水化热;温度调控;应力;数值模拟
High-strength lining concrete; Heat of hydration; Temperature regulation; Stress; Numerical simulation
2025年第1期
10.19761/j.1000-4637.2025.01.019.06
国家自然科学基金项目(51974187、.51774066);辽宁省自然科学基金项目(2019-MS-242);辽宁省教育厅重点攻关项目(LZGD2020004)。
张恺瑞,陈四利*,王军祥,张城芋
沈阳工业大学 建筑与土木工程学院,辽宁 沈阳 110870

张恺瑞,陈四利*,王军祥,张城芋

张恺瑞,陈四利,王军祥,等.隧道高强衬砌混凝土水化热与温度调控技术研究[J].混凝土与水泥制品,2025(1):19-24.

ZHANG K R,CHEN S L,WANG J X,et al.Research on hydration heat and temperature control technology of high-strength lining concrete in tunnels[J].China Concrete and Cement Products,2025(1):19-24.

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摘   要:以辽宁省某隧道工程为依托,采用数值模拟方法研究了隧道高强衬砌混凝土的水化热,分析了其内部温度的变化规律,采用极差、方差分析方法研究了冷却水管的流量、入流温度和直径3个因素对混凝土水化热的影响。结果表明:冷却水管的3个因素对混凝土水化热的影响程度依次为:入流温度>直径>流量;温度调控建议冷却水管设置间距为1 m、流量为1.2 m3/h、入流温度为20 ℃、直径为30 mm,该控温措施有助于降低混凝土的内外温差,有效预防温度裂缝的产生,从而提高隧道高强衬砌混凝土结构的安全性和耐久性能。 Abstract: Based on a tunnel project in Liaoning Province, a numerical simulation method was used to study the hydration heat and the temperature changes of high-strength lining concrete during the hydration process. Further, the polar variance method was used to systematically analyze the effects of flow rate, inflow temperature, and diameter of cooling water pipe on the hydration heat of high-strength lining concrete in tunnels. The results indicate that the degree of influence of the three factors of cooling water pipes on the hydration heat of high-strength lining concrete in tunnels is as follows: inlet temperature > diameter > flow rate. Specific suggestions for temperature regulation include using cooling water pipes with a spacing of 1 m, a flow rate of 1.2 m3/h, an inlet temperature of 20 ℃, and a diameter of 30 mm. These measures help to reduce temperature differences and effectively prevent the occurrence of temperature cracks, thereby improving the safety and durability of high-strength lining concrete structures in tunnels.
英文名 : Research on hydration heat and temperature control technology of high-strength lining concrete in tunnels
刊期 : 2025年第1期
关键词 : 高强衬砌混凝土;水化热;温度调控;应力;数值模拟
Key words : High-strength lining concrete; Heat of hydration; Temperature regulation; Stress; Numerical simulation
刊期 : 2025年第1期
DOI : 10.19761/j.1000-4637.2025.01.019.06
文章编号 :
基金项目 : 国家自然科学基金项目(51974187、.51774066);辽宁省自然科学基金项目(2019-MS-242);辽宁省教育厅重点攻关项目(LZGD2020004)。
作者 : 张恺瑞,陈四利*,王军祥,张城芋
单位 : 沈阳工业大学 建筑与土木工程学院,辽宁 沈阳 110870

张恺瑞,陈四利*,王军祥,张城芋

张恺瑞,陈四利,王军祥,等.隧道高强衬砌混凝土水化热与温度调控技术研究[J].混凝土与水泥制品,2025(1):19-24.

ZHANG K R,CHEN S L,WANG J X,et al.Research on hydration heat and temperature control technology of high-strength lining concrete in tunnels[J].China Concrete and Cement Products,2025(1):19-24.

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:以辽宁省某隧道工程为依托,采用数值模拟方法研究了隧道高强衬砌混凝土的水化热,分析了其内部温度的变化规律,采用极差、方差分析方法研究了冷却水管的流量、入流温度和直径3个因素对混凝土水化热的影响。结果表明:冷却水管的3个因素对混凝土水化热的影响程度依次为:入流温度>直径>流量;温度调控建议冷却水管设置间距为1 m、流量为1.2 m3/h、入流温度为20 ℃、直径为30 mm,该控温措施有助于降低混凝土的内外温差,有效预防温度裂缝的产生,从而提高隧道高强衬砌混凝土结构的安全性和耐久性能。

Abstract: Based on a tunnel project in Liaoning Province, a numerical simulation method was used to study the hydration heat and the temperature changes of high-strength lining concrete during the hydration process. Further, the polar variance method was used to systematically analyze the effects of flow rate, inflow temperature, and diameter of cooling water pipe on the hydration heat of high-strength lining concrete in tunnels. The results indicate that the degree of influence of the three factors of cooling water pipes on the hydration heat of high-strength lining concrete in tunnels is as follows: inlet temperature > diameter > flow rate. Specific suggestions for temperature regulation include using cooling water pipes with a spacing of 1 m, a flow rate of 1.2 m3/h, an inlet temperature of 20 ℃, and a diameter of 30 mm. These measures help to reduce temperature differences and effectively prevent the occurrence of temperature cracks, thereby improving the safety and durability of high-strength lining concrete structures in tunnels.

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(1)本文对实际隧道高强衬砌混凝土进行水化热分析,获得了隧道衬砌断面水化温升变化曲线和不同时刻的温度变化云图,揭示了混凝土内部温度场的演化规律。
(2)对9种不同冷却水管设置参数工况下的降温效果进行了对比分析,并采用极差、方差分析方法研究了冷却水管的流量、入流温度、直径这3个因素对隧道高强衬砌混凝土芯部温度的影响,得到影响程度大小排序为:入流温度>直径>流量。
(3)提出了隧道高强衬砌混凝土最优温控措施,建议冷却水管设置间距为1 m、流量为1.2 m3/h、入流温度为20 ℃、直径为30 mm。采用该方法,能够在实际工程中有效控制混凝土的水化热,降低混凝土内外温度差,减少温度应力,从而有效避免温度裂缝的产生,提高隧道高强衬砌混凝土结构的安全性和耐久性能。
(4)本文研究成果有助于优化隧道高强衬砌混凝土水化热温度调控技术,提高工程质量与可持续性,为实际应用提供有益的学术支撑。

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